DORIS
de la coopération CNES-IGN
au service international DORIS (IDS)
Pascal Willis
avec des contributions de
Frank Lemoine, Xavier Collilieux,…
Gavdos, Crète Syowa, Antarctique
Plan
• Présentation du système DORIS
• Aspects historiques: évolution du rôle de l’IGN
• Orbitographie précise
• Géodésie
• Géodynamique
• Sciences de l’atmosphère
• Conclusions
Génèse du système DORIS
TOPEX/Poséidon, 1992 Coopération NASA/CNES
But initial de DORIS:
-Orbitographie précise à bord du satellite
-Système simple (Doppler) -Robuste
Les satellites DORIS
SPOT2,3,4,5 800 km
TOPEX, Jason1,2 1300 km
Satellites DORIS
(prochains lancements)
Satellite Agence Altitude
(km)
Inclinaison (°)
Lancement prévu
SARAL/AltiKa ISRO (Inde) 800 98.5 Eté 2011
HY2A CNSA (Chine) 960 99.3 Juin 2011
Sentinel 3 GMES 800 98.6 Avril 2013
Jason3 EUMETSAT/NO
AA/CNES
1300 66 Été 2013
SWOT NASA/CNES 970 78 2020
Le réseau de poursuite au sol
Service d’Installation et de Maintenance des Balises (SIMB) à l’IGN
Premières installations en 1986 (avant SPOT-2, 1990) 57 stations, 2010
Co-locations DORIS
Exemples de stations DORIS
Rikitea, Polynésie Ny Alesund, Norvège
http://ids-doris.org/network/sitelogs.html
Evolutions technologiques récentes
Récepteur numérique DGXX
7 canaux
RINEX (phase vs. Doppler)
Applications du système DORIS
• Orbitographie précise
• Champ de gravité (satellites bas 800-1300 km)
• Positions des stations
• ..
• Mouvement du pôle de la rotation terrestre
• Atmosphère (troposphère, ionosphère)
Calculs DORIS
Mesures DORIS (Doppler
ou Phases, pseudo- distance)
Modèles physiques Champ de gravité
Frottement atmosphérique Pression de radiation solaire
Propogation dans l’atmosphère
Stratégies d’estimation Paramètres estimés,
contraints, fixés Paramètres empiriques
Paramètres estimés -Orbites de
satellites -Positions de
stations -Corrections (atmosphériques
)
-Rotation terrestre - coefficients
empiriques (pression de radiation solaire,
frottement,…) -…
Historique:
évolution du rôle de l’IGN
• ~1986 -1992
–
Réseau de poursuite
–
Système de référence terrestre (T/P)
–
Logiciel interne IGN (GDVS) + spécifications technique pour un logiciel CLS
• ~1990
–
Logiciel GIPSY/OASIS (Jet Propulsion Laboratory, USA)
–Calculs / recherches DORIS
• ~2000
–
DORIS Pilot Project
International DORIS Service (2003)
–Centre d’Analyse DORIS à l’IGN
–
Centre de données à l’IGN
• ~2005
–
Résultats DORIS pour d’autres (géophysique)
International DORIS Service
http://ids-doris.org
International DORIS Service
Coordination:
Frank Lemoine (NASA)
Combination:Jean-Jacques Valette (CLS)
7 Analysis Centers
France (2)
USA (1)
Germany (1) Czech Rep. (1) Russia (1)
Australia (1)
2 centres de données
NASA
IGN
http://ids-doris.org
Livraison des données DORIS
à l’IDS
Résultats DORIS/IGN
(mis à jour toutes les semaines)
http://ids-doris.org/network/ids-station-series.html
Orbitographie précise
Logiciel DIODE/CNES
Calculs d’orbite à bord du satellite Jayles et al., 2010
5 cm temps réel à bord du satellite
Résultats IGN: 10 mm
Comparaisons d’orbites
(entres centres d’analyse IDS)
(SPOT2)
Validation externe des orbites DORIS
average rms residuals
SLR-only, (cm)
POD
number
stations average points /
cycle SLR XOVER
TOPEX/Poseidon Sept. 25, 1992 Ğ July 17, 1993 LPOD2005 36 4623 2.219 6.010 ITRF2008 36 4623 2.140 5.984 ITRF2008d 36 4623 2.134 5.979
TOPEX/Poseidon, Jan. 15, 2002 Ğ Aug. 11, 2002 LPOD2005 35 4102 1.537 5.565 ITRF2008 34 4095 1.448 5.548 ITRF2008d 34 4094 1.423 5.542
Jason-1, July 11, 2008 Ğ Jan. 26, 2009 LPOD2005 32 2690 1.029 5.555 ITRF2008 32 2690 1.014 5.531 ITRF2008d 32 2691 0.990 5.521
Jason-2, Jan. 26, 2009 Ğ Jan. 28, 2010 LPOD2005 32 5149 0.999 5.649 ITRF2008 32 5146 0.950 5.651
ITRF2008d 32 5145 0.947 5.648 (source AVISO)
Géodésie
(système de référence)
• Géocentre
• niveau des mers
• Facteur d’échelle
Géocentre
Géocentre = centre des masses du Système Terre-Atmosphère-Océans (foyer des orbites de satellites)
Origine = point lié à la Terre solide
(pour repérer les coordonnées de stations À la surface terrestre)
Géocentre hebdomadaire
Analyse de l’ancienne solution DORIS
(soumise pour l’ITRF2005)
Géocentre / analyse en fréquence
Componante principale Géophysique:
1 year = ≈ 5 mm Laser/ U. Texas:
1 an = 6 mm
GPS/ IGS (combiné):
1 an = 5 mm
DORIS/IGN
1 an = 26 mm ???
118 jours = 13 mm???
Gobinddass et al., 2009
Estimer ou fixer le paramètre de pression de radiation solaire?
SP2/TP : RMS 46.6 mm 30.1 mm
Signal annuel : 25 mm 5 mm Pour l’ITRF2005
Pour l’ITRF2008
Pourquoi s’intéresser à l’origine du repère?
(Niveau des mers)
Beckley et al., 2007
Données réelles NASA (DORIS+Laser/GPS) ITRF2000 ITRF2005
dMSL (mm) = - 0.12 . dTZ (mm) Morel and Willis, 2005
Simulations DORIS (IGN)
Niveau moyen des mers (orbites DORIS)
RMS (océan) ITRF2008 vs ITRF2005 = +0.06 mm/an
Facteur d’échelle DORIS
VLBI SLR DORIS
Géodynamique (exemples)
• Tectonique des plaques
• Volcanisme: Socorro
• Etude de subsidence: Tahiti
• Rebond post-glaciaire
Tectonique des plaques
Nocquet et al., 2006 GPS + DORIS
Plaques tectoniques
Argus et al., 2009 GEODVEL
GPS + DORIS + Laser + VLBI
Volcanologie
Mouvement vertical détecté -10 cm/an pendant 3 ans Willis et al., 1998
Cazenave et al., 1999
Mouvements horizontaux?
Briole et al., 2009
Volcanologie
Déflation 1,8 m3/s Profondeur 6,2 Km
Résultats DORIS bruts En retirant un modèle de plaque
Tahiti
(pas de subsidence significative)
GPS
DORIS
Fadil et al., submitted
Rebond post-glaciaire
Peltier, 2004 ICE-5G VM2
Ny Alesund
Kierulf et al., 2009
Ny Alesund
DORIS + 7.1 mm/an GPS +7.7-10.8 mm/an VLBI +8.7 mm/an
Marégraphes / niveau des mers
Ray et al., 2010
Stations proches < 6 Km
Rotation terrestre
Solution DORIS pour l’ITRF2005
Diminution d’erreurs à 2.5 jours (Sous-cycle SPOT)
Sciences de l’atmosphère (troposphère)
Bock et al., 2010
Co-locations GPS/DORIS
Intérêt potentiel de DORIS Calibration, climatologie
